Equipe de pesquisa internacional encontra novo material para extrair CO2 do ar e gases de exaustão

Os cálculos de química quântica da HU permitem o desenvolvimento de novos materiais porosos diferenciados pela alta capacidade de adsorção de CO2.

Os especialistas em clima concordam: para enfrentar a crise climática, não precisaremos apenas de reduzir o dióxido de carbono (CO₂) emissões, mas também filtra diretamente os gases nocivos do ar e dos gases de escape. Para este fim, os cientistas estão a trabalhar em tecnologias de 'Captura Directa de Ar' e à procura de materiais adequados que possam ligar (adsorver) CO de forma eficaz.₂ moléculas e liberá-las de forma concentrada com o aumento da temperatura, permitindo que o gás seja armazenado no subsolo, por exemplo.

Síntese bem sucedida do material COF-999

No diário Naturezauma equipe de pesquisa internacional, incluindo Joachim Sauer da Humboldt-Universität zu Berlin (HU), relata a síntese química do material especial, COF-999, realizada pelo doutorando Zihui Zhou do grupo de pesquisa de Omar Yaghi na Universidade de Califórnia (UC) em Berkeley. O material é um composto de estrutura orgânica (Covalent Organic Framework – COF), no qual as poliaminas ligadas à estrutura nos poros são responsáveis ​​pela adsorção de moléculas de dióxido de carbono.

“É notável que este material não só tenha uma capacidade de absorção muito elevada de CO₂ mas que esta capacidade é ainda várias vezes superior na presença de água. A água, que está sempre presente no ar ambiente e nos gases de exaustão, não perturba aqui, mas surpreendentemente tem um efeito extremamente positivo”, diz Sauer, renomado químico quântico e pesquisador sênior do Departamento de Química da Humboldt-Universität.

Pesquisador do HU elucida funcionamento do COF-999 por meio de cálculos de química quântica

Como membro da equipe de pesquisa, Joachim Sauer foi responsável pela elucidação química quântica do funcionamento do material em nível atômico. Os insights obtidos nos experimentos não foram suficientes para determinar a localização exata dos átomos (grupos amina) na estrutura sólida porosa onde o CO₂moléculas 'encaixam'. Portanto, o primeiro passo foi estabelecer um modelo estrutural que fosse consistente com os resultados experimentais. Na segunda etapa crítica, foi necessário calcular quão fortemente o CO₂ se liga aos vários grupos amina em diferentes posições e como isso muda na presença de moléculas de água (H₂Ó).

Joachim Sauer: “Nossos cálculos químicos quânticos são indispensáveis ​​porque a compreensão de como as coisas funcionam no nível atômico é a base para o desenvolvimento de materiais ainda melhores. Atualmente estamos trabalhando nisso com nossos parceiros da UC Berkeley e da Universidade de Chicago.”

Z.Zhou, T. Ma, H. Zhang, S. Chheda, H. Li, K. Wang, S. Ehrling, R. Giovine, C. Li, AH Alawadhi, MM Abduljawad, MO Alawad, L. Gagliardi, J . Sauer,* OM Yaghi,* Captura de dióxido de carbono ao ar livre usando estruturas orgânicas covalentes, Nature 635 (2024) 96-101.